[发明专利]超声波探伤检验时的伤高测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声波探伤检验时的伤高测量方法和装置。详细而言，本发明涉及适合测量厚不锈钢或镍铬铁耐热耐腐蚀合金等不宜于超声波探伤的材料的伤高的超声波探伤检验时的伤高测量方法和装置。

背景技术

已知沸水型轻水慢化反应堆厂的再循环系统管道的焊接部产生应力腐蚀裂纹(Stress Corrosion Crack：SCC)。另一方面，已建火力发电设备的老化存在发展趋势，在欧美有以下经验：在陈年火力发电厂的高温蒸汽管道中，因热影响部的蠕变点的发生、连通造成产生龟裂而引起的喷破事故。

对此原子能厂管道的焊接部这样的壁厚管道的焊接部的非破坏检查中，以往实施超声波探伤检查。又，对壁厚管道的焊接部的非破坏检查要求高，不仅需要检测出上方有伤，而且需要高精度测量伤高。而且，测缺陷尺寸时检测出发生端和终端是不可欠缺的。因此，近年，要求高精度伤高测量和伤的早期发现；目前考虑应用相控阵法和TOFD(Time OfFlight Diffraction：飞行时间衍射)法。

超声波探伤检验的非破坏检查，一般为使用端部回波的伤高测量方法。此端部回波法是至今一般一直惯用的方法。作为此方法的典型例，图15示出使用斜角探头的情况(斜角探伤法)。以往使用端部回波的伤高测量方法一面使斜角探头101移动、一面求出来自伤102的开口端103的反射波(称为边角回波)104最强的部位(参考图16(A))，接着求出来自伤102的前端105的反射波(称为端部回波，下文无专门通知时，将上端部仅记为端部)106最强的部位(参考图16(B))。然后，根据这两个回波104、106的到达时间t₁与t₂之差，算出伤高h。这里，超声波束的中心轴与伤102的上端部105和开口端103一致时，各自对应的回波104、106的高度最大。再者，图15中，符号107是作为发送波的超声波束，101’、107’是与伤102的上端部105一致时的位置上的斜角探头和超声波束。

因此，两个回波104、106并非同时以相同的强度出现。图8示出对探头从开始收到边角回波的位置逐一按移动量L接近裂缝时的接收波形的模拟结果。从该图判明，使探头101靠近裂缝102时，首先边角回波104最大，进一步靠近时端部回波106变大。设端部回波106和边角回波104最大时的回波上升时间为t_t和t_c，则波束路程如式1所示。

[式1]

W_i＝Ct_i/2，i＝t、c

其中，C是音速，在上述例子中为横波音速。

因此，能求出得到端部回波106和边角回波104时的波束路程W_t和Wc，并根据几何关系由式2求出伤高h。

[式2]

h＝(Wc-Wt)cosθ

其中，θ是折射角。图7示出利用超声波传播有限单元模拟预测由横波45度斜角探头入射的超声波束的中心轴上存在伤端部时(图15的位置1)的超声波波面的一个例子。根据该图，横波到达裂缝后，纵波和横波衍射波从裂缝端部扩展成圆弧状，并且返回探头的衍射波作为端部回波被接收。

又，如图16所示，配置发送用探头201和接收用探头202，以接收从前端105看与发送波相反的方向上传播的衍射波，并测量伤的高度h。这是TOFD法。TOFD法中，能由式3根据伤高和波束路程求出h。

[式3]

h＝T-Wtsin(cos^-1(Ws/2Wt))

其中，T是被检查对象物的厚度，Ws是表面波的波束路程。

非专利文献1：社团法人  日本非破坏检查协会发行《日本非破坏检查协会标准  端部回波法的伤高测量方法》平成9年6月1日发行

非专利文献2：社团法人日本非破坏检查协会发行《日本非破坏检查协会标准TOFD法的伤高测量方法》平成9年6月1日发行